Slutligen analyserades datat. Den spatiala spridningen av buller och partiklar studerades. Skillnader mellan dagar vid samma mätplats analyserades utifrån extern data. Det undersöktes om det gick att säga när partiklar och buller följde varandra och när de inte gjorde det.
4.6.1 Beskrivning av hur partikelhalterna redovisas i resultatet
Den absoluta partikelhalten ändras mycket från dag till dag och i viss mån över tid under mätningen.
Den absoluta halten kan delas upp i bakgrundshalt och källhalt (partiklar från Lundbyleden/E45:an).
Bakgrunden förändras mycket från dag till dag och ännu mer från vecka till vecka, vilket har kunnat observeras i partikelhalterna vid Femman.
Mätningarna under detta projekt genomfördes under en dryg månads tid. För att göra resultaten jämförbara med varandra dras först bakgrunden bort från halterna (bakgrunden sätts till noll) och sedan divideras den kvarvarande halten på gångsidan med den kvarvarande halten på vägsidan. De kvarvarande halterna består av partiklarna från trafiken (framförallt Lundbyleden/E45:an). Den relativa halten bör vara konstant under konstanta meteorologiska förhållanden, då halten på gångsidan är proportionell mot halten på vägsidan enligt ekvation 9.1. Den relativa halten ges av ekvation 4.3.
𝑐𝑟𝑒𝑙= 𝑐𝑖− 𝑐𝑏𝑖
𝑐𝑣𝑖− 𝑐𝑏𝑖 , 4.3
där i står för den i:te mätpunkten, b för bakgrundskoncentrationen och v för vägkoncentrationen.
Det är denna ekvation som användes i analysen.
De relativa halterna kan omvandlas till absoluta med hjälp av typiska mått på bakgrunden och källhalten. Bakgrunden låg under mätningen (mars 2015) på 3-58 µg/m3 med en medianhalt på 13
32
µg/m3. Källhalten låg under mätningen på 1-52 µg/m3 med en medianhalt på 9 µg/m3. De högsta värdena för såväl bakgrund som källhalt uppmättes vid Stena.
Resultaten i denna studie, vad gäller relativa halter hos partiklarna, kan mycket väl användas i en annan stad i Sverige eller i ett annat land. Det kan tänkas att man är intresserad av exakt hur många µg/m3 som bullerplanken eller husfasaderna (som ingår i denna studie) skulle sänka partikelhalten på en annan plats. För att få reda på detta används ekvation 4.3 baklänges. Det vill säga graferna för de relativa halterna i resultatdelen multipliceras med en typisk källhalt på platsen följt av att en typisk bakgrund adderas.
När den relativa halten räknades ut för halterna under mätningarna upptäcktes att uppskattningen av bakgrunden till en tredjedel av Femmans PM10-värde, som beskrivs i avsnitt 4.5.1, var en mycket dålig uppskattning. Den relativa partikelhalten berodde fortfarande väldigt mycket på bakgrunden (den gick inte mot noll vid stora avstånd från vägen) och vid några tillfällen blev den relativa halten kraftigt negativ, det vill säga den riktiga bakgrunden var mycket lägre än en tredjedel av Femmans halt. Femmans PM10 användes dock för ett ge en indikation på stor förändring av bakgrunden under mätningens gång.
Vid långa avstånd från vägen, 150-400 meter (Ning, Hudda, Daher, Kam, & Herner, 2010), når dock halterna bakgrundsvärdet. Av detta skäl går det att använda ekvation 4.3 för att analysera
mätningarna på långt avstånd. Detta gäller samtliga bullerplanksmätningar utom närmätningen.
Bakgrunden antogs vara den lägsta halten under mätningen. Anledningen till att inte ett specifikt avstånd användes för att uppskatta bakgrunden var att låga halter (såsom bakgrunden) lätt störs av lokala partikelkällor, så den lägsta punkten är sannolikt den som störts minst. Observera att inga tidsförändringar i bakgrunden på detta sätt räknas med. För att ta hänsyn till tidsförändringar under de dagar då bakgrunden förändras mycket, enligt Femmas halt, gjordes en uppskattning av
bakgrunden utifrån halten vid vägen samt trafikflödet. För detaljer om vilka mätningar som bakgrunden beräknades på detta sätt, se inledande delen av avsnitt 5.
I allmänhet är det viktigt att göra dessa korrigeringar för tidsvariationer, för att kompensera för långsamma förändringar av käll- och bakgrundshalten. Korrigeringen visade sig dock ibland införa fel, då t.ex. en kortvarig minskning av källhalten under en mätpunkt ger en topp i den relativa
koncentrationen trots att inte halten på gångsidan nödvändigtvis ändras. Av denna anledning gjordes upprepade mätningar för att hitta mönster i den spatiala spridningen som återupprepar sig. För tydlighets skull redovisas dock både relativ och absolut halt i resultatet.
Under analysen testades andra sätt att redovisa partikelhalten, såsom en
tidsförändringskompenserad halt och en relativ halt som inte drar bort bakgrunden. Dessa redovisningssätt visade sig dock göra det svårare att jämföra halterna mellan olika dagar och olika platser än med ekvation 4.3. Därför används endast ekvation 4.3 för att redovisa relativ halt i fortsättningen av denna rapport. För en noggrannare genomgång av dessa redovisningssätt se Appendix 6.
Ljudet visade sig ha så pass små förändringar från dag till dag att ingen korrigering gjordes.
4.6.2 Medel eller median av partikelhalten
I analysen användes medianen av partikelhalten under de 15 minuter som mättes vid varje
mätpunkt, för att ge en bild av halten. Att inte medelvärdet användes beror på hur partiklar rör sig i luften. Lokalt rör sig ofta partiklar som moln med mycket höga halter jämfört med omgivningen.
Detta är speciellt tongivande på vägsidan. När ett fordon kör förbi mätaren virvlar ett dammoln upp, vilket kan höja halten med upp till 200 gånger (för ett tungt fordon) den normala halten. Detta kan
33
höja medelhalten mycket. Halten återgår därefter snabbt (30-60 sekunder) till normalhalten. I en situation där, för den första mätpunkten, det kör förbi ett tungt fordon och för den andra punkten inget tungt fordon kör förbi, blir alltså medelhalten mycket högre för den första punkten trots att normalhalten ligger konstant.
Av denna anledning användes medianhalten, som är mindre känslig för kortvariga höga halter.
4.6.3 Medianvärdenas noggrannhet
Medianvärdena är tagna över ett stort antal värden. För vägpunkten är det 90 värden per 15 minuter och mätningen på gångsidan är det 900 värden per 15 minuter. Detta resulterade för mätvärdena i en standardavvikelse i medianen på kring 0,5 µg/m3 på vägsidan och 0,1 µg/m3 på gångsidan. Detta fel är försumbart i sammanhanget, då DT:arna bara har en noggrannhet på 1 µg/m3. I några fall, framförallt vid Stena, uppgick standardfelet till 1-5 µg/m3 på vägsidan. I dessa fall var också halterna som högst, så att det procentuella felet uppgick till som högst 10 %, vid Stena den 8 april.
Standardavvikelsen beräknades med hjälp av medianen av den absoluta avvikelsen (median absolut distribution) av samma anledning som att medianen användes istället för medelvärde för partiklar.
34
5 Resultat
Nedan följer resultatet av mätningen i form av grafer. Beskrivning av mätplatserna, skisser och foton av dem, ligger i avsnitt 4.4.1. I avsnitt 5.4 ligger en sammanställning av de viktigaste resultaten.
Koncentrationerna är angivna dels som det oförändrade grunddatat som mättes och dels som andel av koncentrationerna vid vägen och beräknade enligt ekvation 4.3. Bakgrunden är i de flesta av graferna satt till den minsta koncentrationen under mätningen. Detta kan vara en god uppskattning då mätning görs långt från vägen (några hundra meter), om inte bakgrunden förändras mycket under mätningen. För de mätningar som gjordes nära vägen (några tiotal meter) är uppskattningen sämre, men den användes ändå för att göra det lättare att jämföra koncentrationer mätta under olika dagar.
Förklaring av tabellerna
Som referens till förklaringarna av graferna är en tabell inlagd i varje del över de meteorologiska omständigheterna under mätningarna. Dessa visar vindhastigheten, vindriktningen relativt norr, vindriktningen relativt vägen, PM10 vid Femman samt trafikflödet. Med ”vindriktning relativt norr”
menas vinkeln mellan norr och det håll det blåser från, där medurs är positiv riktning. Med
”vindriktning relativt vägen” menas vinkeln vägen och vinden. +90° betyder att vinden blåser rakt från vägen och -90° betyder att vinden blåser rakt från gångsidan. Intervallet som är angett för samtliga parametrar går mellan den nedre och övre kvartilen.
Mätningarna där en kompensation gjordes för tidsförändringar i bakgrundshalten
För fem av mätningarna förändrades bakgrunden mycket (den mer än fördubblades eller halverades under mätningen). Förändringen i bakgrund är antingen en förändring i halten vid Femman eller en förändring i halten från DT:n vid vägkanten. Dessa mätningar var:
Nära bullerplank från den 20 mars
Långt från bullerplank från den 19 och 27 mars
Modern från den 20 mars
Traditionell innergård från den 27 mars.
För tre av mätningarna blev den relativa halten känslig för små förändringar i bakgrunden, till exempel på grund av att partikelhalten på gångsidan låg mycket nära väghalten. Dessa mätningar var:
Utan bullerplank från den 19 mars
Modern från den 18 mars
Nära bullerplank från den 10 mars
För att göra dessa mätningar jämförbara med de övriga mätningarna är det olämpligt att anta en konstant bakgrund. Ett försök gjordes därför för att kompensera för tidsförändringar av
bakgrundshalten. Detta gjordes med hjälp av halten på vägsidan i samt trafikmängden på vägen.
Uppskattningen antar att halten vid vägen består av de två komponenterna bakgrunds- och
trafikpartiklar (Janhäll, Luftkvalitetsforskare, VTI, 2015). En halt som är proportionell mot trafikflödet (antar att varje fordon släpper ut/virvlar upp lika mycket partiklar) drogs bort från halten på vägsidan med en proportionalitetsfaktor satt så att den lägsta relativa halten blir noll. Detta är ekvivalent med att säga att den lägsta halten är bakgrundshalten, samma som för de övriga mätningarna. Här antas att partiklarna från trafiken på den lokala gatorna kring mätplatsen inkluderas i bakgrunden. Detta antagande görs även för den konstanta bakgrundsuppskattningen. Proportionalitetsfaktorn låg på 1-4 µg/m3 per 1000 fordon/timme.
35 Bullrets behandling i resultatdelen
Bullret anges opåverkat som A-viktade nivåer. Bullret förändrades dock lite från dag till dag jämfört med partiklarna. Om man bortser från störningar, såsom vindbrus och trafik på lokala gator borde det på sin höjd variera kring 5 dB från dag till dag. Detta beror på att en fördubbling av trafikflödet ger en ökning med 3 dB och en ökning i hastigheten med 10 km/h (vid en hastighet mellan 30 och 70 km/h) ger en ökning med 2 dB i bullernivå (Trafikverket, 2014). Under mätningen låg de största variationerna i trafikflöde och hastighet i detta intervall. Variationerna i bullernivå kan dock förväntas vara ännu mindre, då en ökning av trafikflödet ofta leder till en minskning av hastigheten, d.v.s. vid hög trafik kan bilarna inte köra lika fort.
Nedan följer en genomgång och förklaring av mätningarna en för en. Generella mönster kommer att poängteras och olikheter mellan dagarna kommer att förklaras så gott det går utifrån yttre
omständigheter, så som väder och trafik.
I slutet av resultatdelen har skillnaden i medelhalt och medelnivå mellan med och utan bullerplank, mellan de två innergårdarna samt mellan inne på resp. utanför innergårdarna.
5.1 Bullerplank
Det undersöktes vilka effekter ett bullerplank har på den närliggande luften och ljudnivån. Nära påverkan har stor effekt på en gång- och cykelväg som går jämte bullerplanket och långväga effekter har även påverkan på de som bor och vistas i området kring vägen. Mätningar gjordes därför på platser med och utan bullerplank, vid två typer av bullerplank och två typer av omgivningar till bullerplanket. Nedan följer resultatet från dessa mätningar.
5.1.1 Jämförelse mellan med och utan bullerplank
Den mätning som otvivelaktigt hade kunnat avgöra huruvida planket hade någon positiv inverkan på partiklar och buller var en mätning som gjordes dels direkt bakom de två typerna av bullerplank vid mätområde 1 och därefter på plats utan bullerplank. Tyvärr går det inte att dra några slutsatser från denna mätning vad gäller partiklar, då mätning skedde på olika sidor av vägen. Detta beror på att partikelhalten alltid är högre då vinden blåser från vägsidan än då den blåser från gångsidan. Då de mätningar som jämfördes gjordes på olika sidor av vägen kommer det alltid blåsa från vägen vid den ena DT:n och mot vägen vid den andra DT:n, vilket gör det svårt (eller måhända omöjligt) att få fram tidiga resultat. Det har dock gått att visa att planket har en effekt utifrån de övriga mätningarna.
5.1.1.1 Partiklar
Tyvärr går det inte att dra några tydliga slutsatser från denna mätning vad gäller partiklar, då mätningarna med och utan bullerplank gjordes på olika sidor av vägen. Anledningen till detta är att vindriktningen (om det blåser mot eller från vägen) visade sig ha en avgörande betydelse för resultatet. Om jämförelse då sker mellan olika sidor av vägen kommer den ena mätningen att till exempel ha vind från vägen och den andra ha vind mot vägen, vilket gör det omöjligt (i vart fall med så få mätningar) att avgöra vilken effekt bullerplanket har på halten. Det kommer alltid vara höga halter på sidan av vägen där det blåser från vägen.
Den jämna halten den 19 mars (kan både ses i den absoluta och relativa koncentrationen i Figur 27) har antagligen att göra med att vinden blåser parallellt med planket. Under detta vindförhållande är det svårt att säga exakt hur halterna kommer se ut. För en vidare diskussion och potentiell förklaring till halterna under parallell vind, se avsnitt 5.4.1.1.3 och 6.1.1.1.3.
36
Att halten bakom planket, den 7 april, ligger ända nere på bakgrundshalten beror på att det var en kraftig vind från gångsidan, som för med sig ren luft. Halten vid vägen blir även högre då det blåser från vägen på denna plats, vilken skapar en stor relativ skillnad.
Den 12 mars hade vinden en riktning mellan den från de två andra mätningarna, vilket förklarar att halten är däremellan. Observera att vindriktningen den 12 och 19 mars bara skiljer sig mycket lite åt, medan koncentrationerna ser väldigt olika ut. Detta indikerar att då vinden blåser nästan exakt parallellt med vägen utgör ett specialfall, då den spatiala spridningen ser väldigt annorlunda ut än då det endast är en vinkel på mer än tio grader mellan vägen och vinden. Vad detta beror på förklaras närmare i avsnitt 5.4.1.1.3 och 6.1.1.1.3.
Figur 27. Jämförelse mellan bakom bullerplank och vid vägen på plats utan bullerplank. Partikelhalten vid vägen utan bullerplank är genomsnittet av partikelhalten under tiden då den andra DT:n var bakom de två planken.
Datum 12/3 19/3 7/4
Vindhast.
[m/s]
3 3-4 4-5
Vindrikt. rel.
norr [°]
240 230
280-290 Vindrikt. rel.
väg [°]
(-10) - (-20)
-10 (-60) – (-70) Femmans
halt [µg/m3]
21 33-34 19
Trafikflöde [fordon/h]
2400 2400-2700
3700-4300
37 5.1.1.2 Buller
Båda bullerplanken har en tydligt positiv effekt på bullret, enligt Figur 27. Det nya planket av betong och glas sänker bullernivån med sex decibel mer än det gamla planket av trä, som sänker nivån med tio decibel. Nivån varierar lite mellan olika dagar, jämfört med för partiklar, se den relativa halten i Figur 27. Den 7 april, då nivån ligger på 0,5-1,5 decibel högre än de andra dagarna är trafikflödet nära det dubbla i förhållande till de andra dagarna. En fördubblad trafiknivå (vid konstant
fordonshastighet) ger en teoretisk ökning av ljudnivån på tre decibel.
Bullerplanken är lika höga (3,5 meter), så det är inte orsaken till nivåskillnaden. Antagligen är orsaken att bullerplanket av trä innehåller flertalet sprickor, där bullret släpps igenom.
Figur 28. Mätning på plats utan bullerplank, på andra sidan Lundbyleden än de övriga mätningarna vid mätområde 1.
Datum 12/3 19/3 7/4
Vindhast.
[m/s]
2-3 4 3-4
Vindrikt.
rel. norr [°]
240-250
230 250-270 Vindrikt.
rel. väg [°]
-20 -10 (-30) – (-50) Femmans
halt [µg/m3]
14-15 30-32 17-21
Trafikflöde [fordon/h]
2700-3700
2500-3200
3400-3800
38 5.1.2 Referensmätning utan bullerplank
För att undersöka vad planket har för effekter i förhållande till en plats utan bullerplank, gjordes en mätning på andra sidan Lundbyleden, där inget bullerplank är byggt. Denna plats hade dessvärre flertalet störande element. Störningarna och deras avstånd från vägen beskrivs i avsnitt 4.5.1.
Resultatet visas i Figur 28.
5.1.2.1 Partiklar
I stora drag tycks det som den relativa halten sjunker ner till 0,2 under de första 25 meterna. Efter 75 meter nås bakgrundsnivån. 5 meter från vägen är relativa halten kring hälften av den vid vägkanten.
De stora fluktuationerna i halten, framförallt mellan vägen och 25 meter från vägen, beror på de stora störningarna från järnvägen (5-9 meter från vägen) och den högt trafikerade sidovägen (12-18 meter från vägen). Punkterna 5, 10 och 18,5 från vägen ligger precis bredvid antingen järnvägen eller sidovägen.
Det avvikande resultatet från den 19 mars kan förklaras med att halten vid vägen under det mesta av mätningen ligger mycket nära bakgrundshalten, endast en skillnad på 3 µg/m3. Den absoluta
skillnaden mellan 18,5 och 25 meter är endast 2 µg/m3, men det leder till att den relativa halten går från 0 till 0,75. Den relativa halten blir väldigt känslig för små variationer i den absoluta halten, då den absoluta halten varierar lite under hela mätningen. Detta är en vidare förklaring till mätningen från samma dag i avsnitt 5.1.1.1.
För den 19 mars och 7 april går halten upp något på den sista punkten. Denna uppgång är endast 1 µg/m3, så det beror antagligen endast på slumpen. Det kan dock hända att det kommer in lite fuktpartiklar från havet intill eller att virvlar upp damm från marken, då denna plats är grusigare än de övriga.
5.1.2.2 Buller
Bullret tycks minska nästan linjärt med 1,6 decibel per tio meter. Det sjunker dock något fortare nära vägen, med tio decibel de första 25 meterna, alltså samma nivå bullret låg på bakom bullerplanket av trä. Det tycks inte nå någon bakgrundsnivå, vilket beror på att bullernivån från vägen fortfarande är markant 100 meter från vägen. 15 meter bakom bullerplanket av trä är bullernivån ungefär
densamma som 100 meter från vägen utan bullerplank.
5.1.3 Nära bullerplank av glas och betong (med ett bostadshus nära inpå)
Två mätningar gjordes vid bullerplank vid mätområde 1: en nära planket av betong och glas och en långt från bullerplanket av trä. Vid närmätningen låg ett sjuvåningshus (ca 20 meter högt) endast 25 meter från planket, så mätningen gjordes i en ”grop” eller ”kanjon” mellan bullerplanket och huset.
Bostadshuset är det som används som modern innergård i avsnitt 5.2.1. Planket var 3,5 meter högt.
Gropen kan dels göra att luften från vägen inte åker ner i gropen utan trycks upp av huset. Det kan också förekomma en turbulent omblandning nere i gropen, vilket kan skapa en homogen partikelhalt i gropen. Resultatet från mätningen visas i Figur 29.
5.1.3.1 Partiklar
I de flesta av mätningarna tycks det som partikelhalten når bakgrundsnivån mycket nära
bullerplanket, 5-15 meter bort. Det tycks också som att halten minskar kraftigt precis bakom planket och sedan ökar något de närmsta meterna och att sedan gå ner igen 5-15 meter bort. Detta skulle kunna vara ett fenomen som observerats under tidigare studier (då vinden blåser från vägsidan), då luften går som en båge över planket, med lägre halter bakom planket, och landar sedan en bit bort från planket, med högre halter där. Förhöjningen i halt förväntas dock komma 3-12 plankhöjder (10-40 meter) från planket (Baldauf, o.a., 2008).
39
Mätningen från den 10 mars blåste vinden parallellt med planket med hög styrka (6 m/s). Detta ledde, precis som för den 19 mars i avsnitt 5.1.1 och 5.1.1.2, till mycket omblandning av luften mellan väg och gångsidan, så skillnaden mellan väghalten och bakgrunden blir liten. Den absoluta skillnaden i halt mellan 0,2 och 3 meter från planket är endast 1 µg/m3. De exakta resultatet från varje punkt bör därför tas med en nypa salt.
Figur 29. Mätning nära modernt bullerplank av glas och betong. Mätningen sker nere i en "grop" mellan planket och det närliggande bostadshuset Porslinsfabriken, d.v.s. den moderna innergården.
Den 18 mars är av stort intresse då vinden denna dag ligger på från vägsidan. Mätningen antyder att planket har en positiv effekt på halten även då det blåser från vägen. Denna dag stämmer också halttoppen bäst överens med det teoretiska värdet på 10-40 meter. Att det ligger något närmare planket kan förklaras med att det inte blåser rakt från vägen utan med en vinkel på 10-30 grader,
Datum 10/3 18/3 20/3 8/4
40
vilket medför att halttoppen borde landa på 8,5-40 meter. I dessa vindförhållanden sänks halten med 50 % de närmsta meterna bakom planket och sjunker ner till bakgrundsvärdet efter 15 meter.
Både den 20 mars och 8 april ligger vinden på från gångsidan, så detta förklarar de låga halterna på gångsidan dessa dagar. Den 8 april är dessutom vinden stark (6 m/s), vilket för in extra mycket ren luft.
Den 20 mars låg en försvinnande dimma över mätningen, så att bakgrundshalten varierade kraftigt, vilket tydligt kan ses i den absoluta halten. Som beskrivs i början av avsnitt 5, har bakgrunden uppskattats med hjälp av vägmätningen samt trafikflödet, då bakgrunden varierar så mycket. Efter att hänsyn togs till den varierande bakgrunden ser vi att den relativa halten stämmer bättre överens med de övriga dagarna än den absoluta. Att den relativa halten går upp vid 15 och 20 meter dock kan bero på en feluppskattning av bakgrundshalten.
5.1.3.2 Buller
Planket tycks ha en stark positiv effekt på bullernivån nära planket. Nivån sjunker direkt bakom planket till en nivå som är nära bakgrundsnivån. Nivån är 21 decibel lägre bakom planket än på vägsidan och sjunker bara med 2 decibel från direkt bakom till 20 meter från planket. Toppen vid 10 meter beror sannolikt på att denna punkt är som mest vindutsatt, då den ligger i mitten av kanjonen, vilket skapar mycket vindbrus i mikrofonen. Den höga toppen den 10 mars beror framförallt på detta, då det blåste kraftigt den dagen. För en vidare diskussion se avsnitt 5.3.1.3. Observera att bullret på vägsidan ligger ca 3 decibel över nivån vid vägen utan bullerplank. Detta beror på att planket reflekterar ljudet från trafiken. 3 decibel är ökningen vid totalreflektion av ljudet.
5.1.4 Långt från bullerplank av trä
Denna mätning gjordes längs med Hisingsgatan, där det var möjligt att gå rakt bort från
bullerplanket. Planket vid denna plats är av trä och 3,5 meter högt, samma som planket av glas och betong. Det innehåller en mängd mindre sprickor, som kan tänkas släppa igenom både buller och
bullerplanket. Planket vid denna plats är av trä och 3,5 meter högt, samma som planket av glas och betong. Det innehåller en mängd mindre sprickor, som kan tänkas släppa igenom både buller och